6 Arten von CNC-Schneidwerkzeugen Typen, Leistung, Eigenschaften und Anwendungen

Die Kombination aus fortschrittlicher Verarbeitungsausrüstung und leistungsstarken CNC-Schneidwerkzeugen kann ihre gebührende Effizienz voll entfalten und gute wirtschaftliche Vorteile erzielen. Mit der schnellen Entwicklung von Schneidwerkzeugmaterialien haben verschiedene neue Arten von Schneidwerkzeugmaterialien ihre physikalische, mechanische und Schneidleistung stark verbessert, und ihr Anwendungsbereich wird ebenfalls ständig erweitert.

1. Grundlegende Eigenschaften, die Schneidstoffe besitzen sollten

Die Auswahl der Werkzeugmaterialien hat einen erheblichen Einfluss auf Standzeiten, Bearbeitungseffizienz, Bearbeitungsqualität und Bearbeitungskosten. Das Schneidwerkzeug muss während des Schneidens hohem Druck, hoher Temperatur, Reibung, Stößen und Vibrationen standhalten. Daher sollten Werkzeugwerkstoffe folgende grundlegende Eigenschaften aufweisen:
(1) Härte und Verschleißfestigkeit. Die Härte des Werkzeugmaterials muss höher sein als die des Werkstückmaterials und erfordert im Allgemeinen eine Härte von über 60 HRC. Je höher die Härte des Werkzeugmaterials ist, desto besser ist seine Verschleißfestigkeit.
(2) Festigkeit und Zähigkeit. Das Werkzeugmaterial sollte eine hohe Festigkeit und Zähigkeit aufweisen, um Schneidkräften, Stößen und Vibrationen standzuhalten und einen Sprödbruch und ein Einbrechen der Schneidkante des Werkzeugs zu verhindern.
(3) Hitzebeständigkeit. Das Werkzeugmaterial hat eine gute Hitzebeständigkeit, kann hohen Schnitttemperaturen widerstehen und hat eine gute Oxidationsbeständigkeit.
(4) Prozessleistung und Wirtschaftlichkeit. Das Werkzeugmaterial sollte eine gute Schmiedeleistung, Wärmebehandlungsleistung und Schweißleistung aufweisen; Schleifen der Verarbeitungsleistung und das Streben nach einem hohen Preis-Leistungs-Verhältnis.

2. Arten, Eigenschaften, Merkmale und Anwendungen von Schneidwerkzeugmaterialien

A. Arten, Eigenschaften, Merkmale und Werkzeuganwendungen von Diamantwerkzeugmaterialien

Diamant ist ein Allotrop des Kohlenstoffs und das härteste Material, das in der Natur vorkommt. Diamantschneidwerkzeuge haben eine hohe Härte, Verschleißfestigkeit und Wärmeleitfähigkeit und werden häufig bei der Bearbeitung von Nichteisen- und Nichtmetallmaterialien verwendet. Gerade beim Hochgeschwindigkeitsschneiden von Aluminium und Silizium-Aluminium-Legierungen sind Diamantwerkzeuge die schwer zu ersetzenden Hauptschneidwerkzeugvarianten. Diamantschneidwerkzeuge, die eine hohe Effizienz, hohe Stabilität und eine lange Lebensdauer erreichen können, sind unverzichtbare und wichtige Werkzeuge in der modernen CNC-Bearbeitung.

2. Typen, Eigenschaften, Merkmale und Werkzeuganwendungen von Werkzeugmaterialien aus kubischem Bornitrid

Die zweite Art von superhartem Material, kubisches Bornitrid (CBN), das durch ein dem Diamantherstellungsverfahren ähnliches Verfahren synthetisiert wird, wird nur von Diamant in Härte und Wärmeleitfähigkeit übertroffen. Es hat eine ausgezeichnete thermische Stabilität und oxidiert nicht, wenn es in der Atmosphäre auf 10000 Grad erhitzt wird. CBN

hat äußerst stabile chemische Eigenschaften für Eisenmetalle und kann in großem Umfang bei der Verarbeitung von Stahlprodukten verwendet werden.

3. Art, Leistung und Eigenschaften keramischer Werkzeugmaterialien und Werkzeuganwendung

Keramische Schneidwerkzeuge zeichnen sich durch hohe Härte, gute Verschleißfestigkeit, hervorragende Hitzebeständigkeit und chemische Stabilität aus und lassen sich nicht leicht mit Metall verbinden. Keramikwerkzeuge spielen in der NC-Bearbeitung eine sehr wichtige Rolle. Keramikwerkzeuge sind zu einem der Hauptwerkzeuge für das Hochgeschwindigkeitsschneiden und die Bearbeitung schwieriger Materialien geworden. Keramikwerkzeuge werden häufig beim Hochgeschwindigkeitsschneiden, Trockenschneiden, Hartschneiden und schwer zu schneidenden Materialien eingesetzt. Keramikwerkzeuge können hochharte Materialien effizient verarbeiten, die mit herkömmlichen Werkzeugen nicht verarbeitet werden können, indem „Drehen statt Schleifen“ realisiert wird; Die optimale Schnittgeschwindigkeit von Keramikwerkzeugen kann 2- bis 10-mal höher sein als die von Hartmetallwerkzeugen, wodurch die Produktionseffizienz des Schneidens erheblich verbessert wird. Die wichtigsten Rohstoffe für keramische Werkzeugmaterialien sind die am häufigsten vorkommenden Elemente in der Kruste. Daher ist die Förderung und Anwendung von Keramikwerkzeugen von großer Bedeutung, um die Produktivität zu verbessern, die Verarbeitungskosten zu senken und strategische Edelmetalle einzusparen, und wird auch den Fortschritt der Schneidtechnologie erheblich fördern.

4. Leistung und Eigenschaften von beschichteten Werkzeugmaterialien und Anwendung von Werkzeugen

Das Beschichten des Werkzeugs ist eine der wichtigsten Möglichkeiten, um seine Leistung zu verbessern. Das Aufkommen von beschichteten Schneidwerkzeugen hat einen bedeutenden Durchbruch in ihrer Schneidleistung gebracht. Beschichtete Schneidwerkzeuge sind mit einer oder mehreren Schichten aus feuerfesten Verbindungen mit guter Verschleißfestigkeit auf dem Werkzeugkörper mit guter Zähigkeit beschichtet. Sie kombinieren die Werkzeugmatrix mit einer Hartstoffbeschichtung und verbessern dadurch die Werkzeugleistung erheblich. Beschichtete Schneidwerkzeuge können die Bearbeitungseffizienz verbessern, die Bearbeitungsgenauigkeit verbessern, die Werkzeuglebensdauer verlängern und die Bearbeitungskosten senken.
Etwa 80 Prozent der in neuen CNC-Werkzeugmaschinen verwendeten Schneidwerkzeuge verwenden beschichtete Werkzeuge. Beschichtete Werkzeuge werden in Zukunft die wichtigste Werkzeugvariante im Bereich der CNC-Bearbeitung sein.

5. Typen, Eigenschaften, Charakteristika und Anwendungen von hartlegierten Schneidwerkzeugmaterialien

Schneidwerkzeuge aus Hartlegierung, insbesondere Wendeschneidwerkzeuge aus Hartlegierung, sind die führenden Produkte von CNC-Bearbeitungswerkzeugen. Seit den 1980er Jahren haben sich verschiedene Arten von integrierten und indexierbaren Hartlegierungs-Schneidwerkzeugen oder -Klingen auf verschiedene Schneidwerkzeuggebiete ausgeweitet. Unter ihnen haben sich Wendeschneidwerkzeuge aus Hartlegierungen von einfachen Dreh- und Oberflächenfräswerkzeugen auf verschiedene Bereiche von Präzisions-, komplexen und geformten Werkzeugen ausgeweitet.
Arten von Hartmetall-Schneidwerkzeugen
Entsprechend der chemischen Hauptzusammensetzung können Hartlegierungen in Hartlegierungen auf Wolframkarbidbasis und Hartlegierungen auf Titankarbidbasis (TiC (N)) unterteilt werden.
Hartmetalle auf Wolframkarbidbasis umfassen Wolframkobalt (YG), Wolframkobalttitan (YT) und seltenes hinzugefügtes Karbid (YW). Sie haben ihre eigenen Vor- und Nachteile. Die Hauptbestandteile sind Wolframkarbid (WC), Titankarbid (TiC), Tantalkarbid (TaC), Niobkarbid (NbC) usw. Die gemeinsame Metallbindungsphase ist Co.
Auf Kohlenstoff (Stickstoff) basierende Hartlegierungen auf Titanbasis sind Hartlegierungen mit TiC als Hauptbestandteil (einige mit zugesetzten anderen Carbiden oder Nitriden), und die üblicherweise verwendeten Metallbindungsphasen sind Mo und Ni.
Die ISO (International Organization for Standardization) teilt das Schneiden von Hartlegierungen in drei Kategorien ein:
Klasse K, einschließlich Kl0-K40, entspricht der YG-Klasse in China (hauptsächlich bestehend aus WC Co).
Klasse P, einschließlich P01 bis P50, entspricht der YT-Klasse in China (hauptsächlich bestehend aus WC TiC Co).
Klasse M, einschließlich M10 bis M40, entspricht der YW-Klasse in China (hauptsächlich bestehend aus WC TiC TaC (NbC) Co).
Jede Marke steht für eine Reihe von Legierungen, die von hoher Härte bis zu maximaler Zähigkeit mit Zahlen zwischen 01 und 50 reichen.

6. Typen, Eigenschaften und Anwendungen von Schnellarbeitsstahl-Schneidwerkzeugen

Schnellarbeitsstahl (HSS) ist eine Art hochlegierter Werkzeugstahl, der eine große Menge an Legierungselementen wie W, Mo, Cr und V enthält. Schnellarbeitsstahl-Schneidwerkzeuge haben eine hervorragende Gesamtleistung in Bezug auf Festigkeit, Zähigkeit und Verarbeitbarkeit. Bei komplexen Schneidwerkzeugen, insbesondere zur Herstellung von Lochbearbeitungswerkzeugen, Fräswerkzeugen, Gewindeschneidwerkzeugen, Räumwerkzeugen, Verzahnungswerkzeugen und anderen komplex geformten Schneidwerkzeugen, nimmt Schnellarbeitsstahl immer noch die Hauptposition ein. Werkzeuge aus Schnellarbeitsstahl lassen sich leicht mit scharfen Schneidkanten schleifen.
Schnellarbeitsstahl kann je nach Verwendungszweck in Allzweck-Schnellarbeitsstahl und Hochleistungs-Schnellarbeitsstahl unterteilt werden.

(1) Universal-Hochgeschwindigkeitsstahl-Schneidwerkzeuge
Universeller Schnellarbeitsstahl. Im Allgemeinen kann es in zwei Kategorien unterteilt werden: Wolframstahl und Wolframmolybdänstahl. Diese Art von Schnellarbeitsstahl enthält (C) im Bereich von 0,7 Prozent bis 0,9 Prozent . Entsprechend dem unterschiedlichen Wolframgehalt im Stahl kann dieser in Wolframstahl mit 12 Prozent oder 18 Prozent W, Wolfram-Molybdänstahl mit 6 Prozent oder 8 Prozent W und Molybdänstahl mit 2 Prozent oder ohne W unterteilt werden. Universal-Schnellarbeitsstahl hat einen bestimmten Grad an Härte (63-66HRC) und Verschleißfestigkeit, hohe Festigkeit und Zähigkeit, gute Plastizität und Verarbeitungsfähigkeit und wird häufig bei der Herstellung verschiedener komplexer Schneidwerkzeuge verwendet.
① Wolframstahl: Die typische Sorte von Universal-Schnellarbeitsstahl-Wolframstahl ist W18Cr4V (als W18 bezeichnet), der gute umfassende Eigenschaften und eine Hochtemperaturhärte von 48,5 HRC bei 6000 Grad aufweist. Es kann verwendet werden, um verschiedene komplexe Schneidwerkzeuge herzustellen. Es hat Vorteile wie gute Schleifbarkeit und geringe Entkohlungsempfindlichkeit, aber aufgrund des hohen Karbidgehalts ungleichmäßige Verteilung, größere Partikel und geringe Festigkeit und Zähigkeit.
② Wolfram-Molybdän-Stahl: bezieht sich auf einen Schnellarbeitsstahl, der durch Ersetzen eines Teils von Wolfram in Wolframstahl durch Molybdän erhalten wird. Die typische Güte von Wolfram-Molybdän-Stahl ist W6Mo5Cr4V2, kurz M2. Die Karbidpartikel von M2 sind fein und gleichmäßig, mit besserer Festigkeit, Zähigkeit und Hochtemperaturplastizität als W18Cr4V. Eine andere Art von Wolfram-Molybdän-Stahl ist W9Mo3Cr4V (abgekürzt als W9), der eine etwas höhere thermische Stabilität als M2-Stahl, eine bessere Biegefestigkeit und Zähigkeit als W6M05Cr4V2 und eine gute Bearbeitbarkeit aufweist.
(2) Hochleistungsschnellarbeitsstahl-Schneidwerkzeuge
Hochleistungs-Schnellarbeitsstahl bezieht sich auf eine neue Stahlsorte, die der Zusammensetzung von Allzweck-Schnellarbeitsstahl etwas Kohlenstoffgehalt, Vanadiumgehalt und Legierungselemente wie Co und Al hinzufügt, wodurch seine Hitzebeständigkeit und Verschleißfestigkeit verbessert werden . Es gibt hauptsächlich folgende Kategorien:
① Schnellarbeitsstahl mit hohem Kohlenstoffgehalt. Hochgekohlter Schnellarbeitsstahl (wie 95W18Cr4V) hat eine hohe Härte bei Raumtemperatur und hohen Temperaturen, wodurch er für die Herstellung und Verarbeitung von gewöhnlichem Stahl und Gusseisen, Bohrern, Reibahlen, Gewindebohrern und Fräsern mit hohen Anforderungen an die Verschleißfestigkeit geeignet ist, oder Schneidwerkzeuge für die Bearbeitung härterer Materialien. Es ist nicht geeignet, großen Stößen standzuhalten.
② Schnellarbeitsstahl mit hohem Vanadiumgehalt. Typische Sorten wie W12Cr4V4Mo (kurz EV4) mit einem auf 3 bis 5 Prozent erhöhten V-Gehalt haben eine gute Verschleißfestigkeit und eignen sich zum Schneiden von Materialien mit hohem Werkzeugverschleiß wie Fasern, Hartgummi, Kunststoff, usw. und kann auch für die Verarbeitung von Edelstahl, hochfestem Stahl, Hochtemperaturlegierungen und anderen Materialien verwendet werden.
③ Kobalt-Schnellarbeitsstahl. Es ist ein kobalthaltiger superharter Schnellarbeitsstahl mit einer typischen Sorte wie W2Mo9Cr4VCo8 (bezeichnet als M42), der eine hohe Härte von bis zu 69 bis 70 HRC aufweist. Es eignet sich für die Bearbeitung von schwer zu bearbeitenden Materialien wie hochfestem hitzebeständigem Stahl, Hochtemperaturlegierungen, Titanlegierungen usw. M42 hat eine gute Schleifbarkeit und eignet sich zur Herstellung von Präzisions- und komplexen Schneidwerkzeugen, ist jedoch nicht geeignet für Arbeiten unter Schlagschneidbedingungen.
④ Aluminium-Schnellarbeitsstahl. Es ist ein aluminiumhaltiger superharter Schnellarbeitsstahl mit einer typischen Güte, wie W6Mo5Cr4V2Al (abgekürzt als 501). Die Hochtemperaturhärte bei 6000 Grad erreicht ebenfalls 54 HRC und die Schnittleistung entspricht M42. Es eignet sich zur Herstellung von Fräsern, Bohrern, Reibahlen, Zahnradfräsern, Räumnadeln usw. und wird zur Bearbeitung von Materialien wie legiertem Stahl, Edelstahl, hochfestem Stahl und hochwarmfesten Legierungen verwendet.
⑤ Stickstoff superharter Schnellarbeitsstahl. Eine typische Sorte wie W12M03Cr4V3N, abgekürzt als (V3N), ist ein stickstoffhaltiger superharter Schnellarbeitsstahl mit einer Härte, Festigkeit und Zähigkeit, die mit M42 vergleichbar ist. Es kann als Ersatz für kobalthaltigen Schnellarbeitsstahl zum langsamen Schneiden von schwer zerspanbaren Materialien und zur hochpräzisen Bearbeitung mit niedriger Geschwindigkeit verwendet werden.
(3) Schmelzschnellarbeitsstahl und pulvermetallurgischer Schnellarbeitsstahl
Nach verschiedenen Herstellungsverfahren kann Schnellarbeitsstahl in geschmolzenen Schnellarbeitsstahl und pulvermetallurgischen Schnellarbeitsstahl unterteilt werden.
① Schmelzen von Schnellarbeitsstahl: Sowohl gewöhnlicher Schnellarbeitsstahl als auch Hochleistungsschnellarbeitsstahl werden im Schmelzverfahren hergestellt. Sie werden durch Prozesse wie Schmelzen, Blockgießen und Plattieren und Walzen zu Schneidwerkzeugen verarbeitet. Das ernsthafte Problem, das beim Schmelzen von Schnellarbeitsstahl auftreten kann, ist die Karbidseigerung. Harte und spröde Karbide sind im Schnellarbeitsstahl ungleichmäßig verteilt, und die Korngröße ist grob (bis zu zehn Mikrometer), was sich nachteilig auf die Verschleißfestigkeit, Zähigkeit und Schneidleistung von Schnellarbeitsstahlwerkzeugen auswirkt.
② Pulvermetallurgischer Schnellarbeitsstahl (PM HSS): Pulvermetallurgischer Schnellarbeitsstahl (PM HSS) ist eine Stahlflüssigkeit, die in einem Hochfrequenz-Induktionsofen geschmolzen wird. Es wird mit Hochdruckargon oder reinem Stickstoffgas zerstäubt und dann abgeschreckt, um eine feine und gleichmäßige Kristallstruktur (Schnellarbeitsstahlpulver) zu erhalten. Das resultierende Pulver wird dann bei hoher Temperatur und hohem Druck zu einem Werkzeugrohling gepresst oder zuerst zu einem Stahlbarren verarbeitet und dann in eine Werkzeugform geschmiedet und gewalzt. Im Vergleich zu durch Schmelzverfahren hergestelltem Schnellarbeitsstahl hat PM HSS die Vorteile von feinen und gleichmäßigen Karbidkörnern, deutlich verbesserter Festigkeit, Zähigkeit und Verschleißfestigkeit im Vergleich zu geschmolzenem Schnellarbeitsstahl. PM HSS-Werkzeuge werden sich weiterentwickeln und eine wichtige Position im Bereich komplexer CNC-Werkzeuge einnehmen. Typische Sorten wie F15, FR71, GF1, GF2, GF3, PT1, PVN usw. können zur Herstellung von großformatigen, hochbelastbaren und schlagfesten Schneidwerkzeugen sowie Präzisionsschneidwerkzeugen verwendet werden.